hoisir une pompe à engrenages pour liquides visqueux nécessite d’analyser bien plus que le débit ou le type de produit à pomper. La viscosité, la température, la pression de service, le pouvoir lubrifiant du fluide et les matériaux qui seront en contact avec celui-ci influencent directement le comportement de la pompe et son adéquation à chaque installation.
C’est pourquoi, avant de sélectionner un modèle, il est recommandé de réunir un certain nombre de données sur le fluide et les conditions réelles de fonctionnement. Plus l’application est définie avec précision, plus il sera facile de déterminer les caractéristiques que doit présenter la pompe et d’éviter un choix fondé uniquement sur le diamètre de raccordement, la puissance ou une désignation générique du type de liquide.
Comment fonctionne une pompe à engrenages ?
Une pompe à engrenages est une pompe volumétrique qui déplace le liquide grâce à la rotation de deux engrenages logés à l’intérieur d’un corps de pompe.
Pendant le fonctionnement, le fluide entre par la zone d’aspiration et remplit les espaces situés entre les dents des engrenages et le corps de la pompe. À mesure que les engrenages tournent, ce volume de liquide est transporté vers le refoulement, où il est expulsé lorsque les dents s’engrènent à nouveau.
Ce principe de fonctionnement implique que le débit est étroitement lié à la cylindrée de la pompe et à la vitesse de rotation. Il explique également pourquoi ce type de pompe peut être adapté à de nombreux liquides visqueux : le fluide est déplacé mécaniquement dans des volumes définis au lieu de dépendre uniquement de la vitesse qu’il acquiert à l’intérieur de la pompe.
Cependant, le simple fait qu’un produit soit visqueux ne signifie pas automatiquement que n’importe quelle pompe à engrenages soit adaptée. Le comportement du liquide, les conditions d’aspiration, la pression nécessaire et les caractéristiques du procédé doivent être analysés conjointement.
Pour quels fluides une pompe à engrenages pour liquides visqueux est-elle adaptée ?
Les pompes à engrenages pour liquides visqueux peuvent être utilisées avec de nombreux produits industriels, notamment lorsqu’il est nécessaire de transférer des liquides présentant une viscosité supérieure à celle de l’eau.
Selon leur conception et leurs conditions de fonctionnement, elles peuvent notamment être utilisées pour :
- Les huiles minérales et végétales.
- Les peintures et vernis.
- Les sirops et mélasses.
- Les savons.
- Les graisses.
- Les colles.
- Les carburants et produits dérivés du pétrole.
- Certains produits à haute viscosité.
- Les circuits de graissage et de lubrification.
La sélection ne doit toutefois pas être effectuée uniquement à partir du nom du produit.
Deux huiles peuvent présenter des viscosités très différentes. Une peinture peut contenir des composants susceptibles d’influencer le choix des matériaux de la pompe. Un produit peut s’écouler facilement à sa température de fonctionnement tout en présentant une viscosité beaucoup plus élevée lors d’un démarrage à froid.
Il est également important de savoir s’il existe des matières solides en suspension, des particules abrasives ou des composants susceptibles d’endommager les éléments internes. La présence de telles particules peut complètement modifier l’adéquation d’une conception de pompe donnée.
Ainsi, pour une nouvelle application, il est préférable de communiquer les propriétés réelles du fluide plutôt que de limiter la demande à des termes génériques comme « huile », « sirop » ou « liquide visqueux ».
Relation entre viscosité et vitesse de rotation
La viscosité exprime la résistance d’un fluide à l’écoulement. Plus elle augmente, plus le produit nécessite généralement de temps pour se déplacer et remplir correctement la zone d’aspiration de la pompe.
C’est pourquoi la viscosité et la vitesse de rotation doivent être étudiées conjointement.
Une pompe tournant à une vitesse trop élevée par rapport aux caractéristiques du liquide peut rencontrer des difficultés à se remplir correctement. Cela est particulièrement important avec les produits très visqueux, car le fluide doit pouvoir atteindre l’entrée de la pompe et remplir les espaces entre les engrenages avant d’être transporté vers le refoulement.
D’une manière générale, plus la viscosité est élevée, plus il est important de vérifier que la vitesse de rotation est compatible avec la capacité du produit à alimenter correctement la pompe.
Il n’existe donc pas de vitesse universelle adaptée à tous les liquides visqueux.
Pour évaluer correctement ce paramètre, il convient de connaître :
- La viscosité exacte du produit.
- L’unité dans laquelle elle est exprimée.
- La température à laquelle elle a été mesurée.
- La viscosité au démarrage.
- La température normale de fonctionnement.
- Le débit requis.
La relation entre ces différentes valeurs permet de déterminer le régime de fonctionnement approprié à l’application.
Comment la température influence-t-elle le choix d’une pompe à engrenages pour liquides visqueux ?
La température est l’une des données les plus fréquemment négligées lors de la définition d’une installation de pompage.
Elle est pourtant importante car elle peut affecter à la fois la viscosité du produit ainsi que les matériaux et composants de la pompe.
Pour de nombreux liquides, une augmentation de la température entraîne une diminution de la viscosité. Cela signifie qu’un même produit peut présenter des comportements très différents selon les conditions dans lesquelles il est mesuré.
Par exemple, un fluide stocké dans un réservoir à basse température peut être considérablement plus difficile à aspirer au démarrage qu’une fois sa température normale de fonctionnement atteinte.
C’est pourquoi indiquer uniquement « viscosité : X » peut s’avérer insuffisant si la température correspondant à cette valeur n’est pas précisée.
Avant de sélectionner une pompe, il est conseillé de disposer, lorsque ces données sont pertinentes pour le procédé, des informations suivantes :
- Température minimale au démarrage.
- Température habituelle de fonctionnement.
- Température maximale prévue.
- Viscosité correspondant à ces différentes conditions.
Par ailleurs, chaque pompe possède des limites de température de fonctionnement déterminées par sa conception, ses systèmes d’étanchéité et ses matériaux. Ces valeurs doivent toujours être vérifiées dans la documentation technique du modèle sélectionné.
Débit et pression de service
Le débit est généralement l’une des premières données prises en compte lors du choix d’une pompe, mais il ne doit pas être étudié de manière isolée.
Il est nécessaire de déterminer la quantité de liquide à déplacer et les conditions dans lesquelles ce transfert doit être réalisé.
La pression que la pompe devra fournir dépend des caractéristiques de l’installation. Plusieurs facteurs peuvent notamment intervenir :
- La longueur et le diamètre des tuyauteries.
- Les différences de hauteur.
- Les accessoires installés sur le circuit.
- Les filtres et les vannes.
- Les équipements situés en aval.
- Les pertes de charge.
- La viscosité du produit.
Par conséquent, deux installations nécessitant exactement le même débit peuvent demander des conditions de pompage très différentes.
Dans une pompe volumétrique, il existe également une relation directe entre la cylindrée, la vitesse de fonctionnement et le débit obtenu. La pression, quant à elle, dépend de la résistance opposée par le circuit.
La sélection doit donc être effectuée en fonction du point de fonctionnement de l’installation, et non simplement en recherchant une pompe dont le débit maximal est supérieur au débit nécessaire.
Le pouvoir lubrifiant du fluide compte également
La viscosité et le pouvoir lubrifiant sont deux notions différentes.
Un liquide peut être visqueux tout en présentant un pouvoir lubrifiant limité. De même, deux produits présentant des viscosités similaires peuvent se comporter très différemment au contact des composants internes d’une pompe.
Cet aspect est particulièrement important dans une pompe à engrenages, où se trouvent des éléments métalliques en mouvement ainsi que des surfaces soumises à un mouvement relatif.
Lors de l’étude d’une application, il est donc recommandé de préciser quel fluide sera pompé et s’il possède des propriétés lubrifiantes.
Il n’est pas conseillé de remplacer cette information par une simple indication générique de viscosité. Connaître la nature exacte du produit permet de mieux évaluer la conception de la pompe ainsi que ses conditions de fonctionnement.
La présence de particules, de matières solides ou de composants abrasifs doit également être précisée, car elle peut influencer l’usure et le choix de la solution la plus adaptée.
Compatibilité des matériaux
Les matériaux de construction constituent un autre critère essentiel lors de la sélection d’une pompe à engrenages pour liquides visqueux.
Le corps, les engrenages, les arbres, les joints et les éléments d’étanchéité peuvent être fabriqués dans différents matériaux en fonction de la conception de la pompe.
Avant de choisir un modèle, il est nécessaire de vérifier que les composants en contact avec le liquide sont chimiquement compatibles avec le produit et adaptés à sa température de fonctionnement.
Selon les modèles, les matériaux utilisés dans ce type de pompe peuvent notamment comprendre la fonte, différents types d’acier, l’acier inoxydable ou le bronze.
Le choix ne doit pas reposer uniquement sur la résistance mécanique. Un matériau peut parfaitement convenir à une huile donnée tout en étant inadapté à un autre produit présentant une composition chimique différente.
C’est pourquoi, en cas de doute concernant la compatibilité, il est recommandé de communiquer au fournisseur l’identification exacte du fluide et, si nécessaire, sa fiche technique.
À quoi sert la soupape de sécurité ou le by-pass ?
L’une des caractéristiques importantes des pompes volumétriques est qu’elles continuent à déplacer le fluide tant qu’elles sont entraînées.
Si le refoulement est fermé ou si une obstruction empêche la circulation du liquide, la pression peut augmenter rapidement.
Une installation équipée d’une pompe à engrenages doit donc prévoir un système approprié de protection contre les surpressions.
Selon la conception, il est possible d’utiliser des soupapes de sécurité, des dispositifs de décharge ou des systèmes de by-pass. Leur fonction est d’éviter que la pompe ne continue à fonctionner contre un refoulement totalement fermé sans mécanisme permettant de limiter la pression.
Certains équipements intègrent ces systèmes directement dans leur conception, tandis que dans d’autres cas la protection fait partie de l’installation.
Lors de l’étude d’une nouvelle pompe, il ne suffit donc pas de connaître sa pression de service. Il est également nécessaire de vérifier comment l’installation sera protégée contre une éventuelle surpression.
Applications industrielles des pompes à engrenages
Les pompes à engrenages sont utilisées dans de nombreuses applications industrielles impliquant le transfert, la circulation ou l’alimentation de produits.
On peut notamment les retrouver dans les applications suivantes :
Transfert d’huiles
Les huiles constituent l’une des applications courantes des pompes à engrenages, même si leur sélection nécessite de connaître leur viscosité réelle, leur température et leurs caractéristiques spécifiques.
Systèmes de lubrification
Le principe volumétrique permet de les utiliser dans certains systèmes nécessitant le déplacement d’huile ou d’autres fluides lubrifiants.
Peintures, vernis et produits similaires
La viscosité peut faire des pompes à engrenages une solution adaptée à certains procédés de transfert, à condition que les matériaux et la conception soient compatibles avec le produit.
Sirops, mélasses, savons et produits épais
Dans ce type d’applications, la viscosité, la température et les conditions d’aspiration revêtent une importance particulière.
Carburants et produits dérivés
Il existe également des configurations destinées à certains carburants, fiouls et produits dérivés du pétrole.
Dans tous les cas, le type d’application ne suffit pas à déterminer le modèle à utiliser. Une même catégorie de produit peut nécessiter des solutions très différentes en fonction des conditions spécifiques de l’installation.
Comment sélectionner une pompe à engrenages sans se baser sur un seul paramètre ?
L’une des erreurs les plus fréquentes consiste à essayer d’identifier d’abord un modèle, puis à vérifier ensuite s’il convient à l’installation.
La démarche devrait être inverse.
Il faut tout d’abord définir les conditions auxquelles la pompe devra répondre. Il sera ensuite possible de comparer différentes solutions et de sélectionner celles dont la conception et la plage de fonctionnement sont compatibles avec ces exigences.
Par exemple, une application utilisant un produit très visqueux peut nécessiter une attention particulière à la vitesse de rotation et aux conditions d’aspiration. Si le liquide fonctionne à haute température, il faudra également vérifier les limites thermiques et les matériaux. Si le circuit présente une pression importante, il sera également nécessaire de vérifier le point de fonctionnement ainsi que la protection contre les surpressions.
Le choix de la pompe devient ainsi la conséquence des données de l’application, et non l’inverse.
10 données nécessaires pour sélectionner une pompe à engrenages pour liquides visqueux
Avant de demander des informations ou d’évaluer un modèle précis, il est très utile de préparer une fiche synthétique de l’application.
Voici les principales données qu’il est recommandé de recueillir :
- Produit à pomper. Indiquez son nom exact et, si nécessaire, sa composition ou sa fiche technique.
- Viscosité. Indiquez la valeur ainsi que l’unité utilisée.
- Température correspondant à la viscosité indiquée. Cette donnée permet d’interpréter correctement la valeur communiquée.
- Températures de fonctionnement. Il est conseillé de connaître les températures minimale, habituelle et maximale prévues.
- Débit nécessaire. Déterminez la quantité de produit que la pompe doit déplacer dans les conditions réelles du procédé.
- Pression de service. Elle doit être définie en tenant compte des caractéristiques du circuit et des pertes de charge.
- Pouvoir lubrifiant du fluide. Il est important d’indiquer si le produit possède de bonnes propriétés lubrifiantes ou si celles-ci sont limitées.
- Présence de matières solides ou de particules. Précisez si le fluide contient des particules en suspension et quelles en sont les caractéristiques.
- Compatibilité chimique. Il est nécessaire de connaître les propriétés du produit afin de sélectionner correctement les matériaux en contact avec le liquide.
- Caractéristiques de l’installation. Incluez les informations pertinentes concernant l’aspiration, le refoulement, le mode d’entraînement, le fonctionnement continu ou intermittent ainsi que toute condition particulière du procédé.
Fournir ces informations dès le départ permet d’effectuer une sélection beaucoup plus précise et évite de comparer les pompes uniquement sur la base de paramètres partiels.
Le choix doit toujours partir des conditions réelles de l’installation
Il n’existe pas une seule pompe adaptée à tous les liquides visqueux. Même lorsque deux applications utilisent un produit similaire, les différences de température, de viscosité, de débit, de pression ou de conditions d’aspiration peuvent nécessiter des configurations différentes.
La meilleure façon de sélectionner une pompe à engrenages consiste donc à définir d’abord le procédé, puis à rechercher une solution capable de fonctionner dans ces conditions.
À ce stade, au-delà des caractéristiques techniques de la pompe, bénéficier de conseils spécialisés peut faire toute la différence. Aiguapres distribue des pompes à eau depuis 1984, une expérience qui lui permet de mettre à profit des décennies de connaissances sur différentes applications, différents fabricants et différents besoins en matière de pompage. À cette expérience vient s’ajouter la valeur de son équipe humaine, qui peut vous aider à analyser les données de votre installation, à répondre à vos questions techniques et à orienter votre choix en fonction des conditions réelles de fonctionnement.
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Si vous devez sélectionner une pompe à engrenages pour liquides visqueux, préparez les informations concernant le produit, sa viscosité, sa température, le débit, la pression ainsi que les conditions de l’installation. Contactez l’équipe d’Aiguapres pour obtenir de l’aide et des conseils dans le choix de la solution la mieux adaptée à votre application.